5.2 Estudo de Soluções
5.2.1 Motores de Alto Rendimento
5.2.1.2 Substituição de Motores Sobredimensionados
O estudo da substituição de motores sobredimensionados por motores de alto rendi- mento para as potências mecânicas necessárias é, habitualmente, preterido. Efectivamente, compreende-se que cause alguma estranheza efectuar uma troca, com um investimento re- presentativo, quando o motor actual dispõe, ainda, de vida útil que não será utilizada. No entanto, note-se que a maioria dos motores existentes na DS apresentam já uma longa vida e, por esse motivo, antecipar a substituição do final da sua vida é tão útil quanto razoável. Um estudo prévio que prepare as instalações, de tal modo que seja possível conduzir a um
13Trata-se, apenas, de um exemplo ilustrativo do impacto do rendimento em motores com muitas horas
de funcionamento.
14Conforme referido no Capítulo3na Sub-secção3.3.1.
15Sendo que a melhoria deste rendimento encontra-se de modo mais expressivo, essencialmente, nas
5.2 Estudo de Soluções 53
aumento de eficiência energética a curto-prazo é, pois, atractivo pelas poupanças que daí poderão advir.
Ainda, na realidade industrial, perante uma avaria de um motor, o prejuízo que acarreta uma linha produtiva interrompida, não permite efectuar uma análise nem um projecto de dimensionamento adequado do motor a utilizar.
Este tipo de análise consistiu, numa primeira fase, em estimar a potência mecânica fornecida pelo motor no actual regime, através de uma estimativa da fracção de carga e do rendimento do motor para esse regime. O rendimento que o motor apresenta varia em relação à fracção de carga, e na impossibilidade de dispôr das curvas de rendimento para cada um dos motores específicos recorreu-se a características de motores eléctricos semelhantes.
Para tal, obteve-se uma previsão de características através de um “algoritmo ultra- refinado”16 que através da razão entre a corrente absorvida e corrente nominal permite
estimar o rendimento em situações de cargas parciais, com base na previsão de caracterís- ticas de motores de indução trifásicos.
Efectivamente, o problema de estimar o rendimento de motores de indução trifásicos com cargas parciais tem sido fruto de análise ao longo dos anos. No caso da DS foi impossível suspender a operação das máquinas a fim de efectuar medições da resistência entre par de terminais estatóricos ou recorrer a um tacómetro para aplicar uma metodologia com base na velocidade de deslizamento, conforme referem autores em [31], [32] e [33].
O algoritmo baseado em características de diversos motores analisados foi, na realidade, o que conduziu a resultados mais satisfatórios. Não se considerou a degradação de motores ao longo da sua vida útil, embora alguns autores indiquem uma degradação de 5% ao longo da vida útil de motores standard [34].
A classificação de motores de acordo com a classe de eficiência foi introduzida em 1998, contudo muitos fabricantes produziam já motores que cumpriam os requisitos necessários para classificações de alto ou de rendimento melhorado, o que explica alguns dos rendimen- tos estimados como bastante razoáveis. A Tabela C.2 enumera os resultados obtidos em relação aos rendimentos estimados face a fracção de carga, bem como a potência absorvida medida e a potência no veio estimada.
Posteriormente, na óptica de substituição de motores sobredimensionados, confirmou- se a potência mecânica necessária, com base na potência mecânica estimada. Verificou-se, ainda, de acordo com os perfis de funcionamento, que as potências úteis nominais dos motores escolhidos serviam todas as funções descritas, anteriormente, na sub-secção5.1.2. Finalmente, efectuou-se uma consulta do rendimento prestado, nestas condições, pelo mo- tor de alto rendimento17.
16Baseado nas características dos motores de indução trifásicos o “algoritmo ultra-refinado” foi desenvol-
vido e cedido pelo Prof. Doutor Carlos Araújo Sá.
17Relativamente à classe dos motores a utilizar utilizaram-se motores do fabricante WEG e de classe
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Neste sentido, em termos de rentabilidade desta substituição, efectuou-se o cálculo da poupança anual proveniente da utilização de um motor de alto rendimento (Equação5.4). Este cálculo é originado pela redução de energia decorrente da substituição e permite estimar o payback face ao custo de aquisição e instalação de um motor novo, (Equação5.5). Considerou-se o custo de aquisição bem como o custo de instalação – representando 75% do valor da aquisição do motor. A soma do custo de aquisição e de instalação encontra-se expressa na parcela Custo.
P oupancaanual = $ 1 ηactual − 1 ηproposta %
×Putil´ (kW )×NoHorasf unc(horas)×Custo M ´ediokW h
(5.4)
P ayback(anos) = Custo M otorproposta(euro)
P oupancaanual(euro/ano) (5.5)
A escolha de classe IE3 como proposta de motores a instalar justifica-se na medida em que, apesar do investimento ser superior, estes motores correspondem a melhores rendi- mentos e, igualmente – já que esta unidade utiliza os motores com um número elevado de horas anuais – menor payback face aos motores de rendimento melhorado, IE1 e IE2.
A Tabela 5.2enumera os resultados obtidos relativamente à substituição dos motores actuais por motores ajustados às necessidades tanto actuais como de expansão da DS.
5.2 Estudo de Soluçõ es 55
Tabela 5.2: Payback da Substituição dos Motores
Máquina Potência Proposta de Substituição dos Motores Poupança Payback
Útil Pot. Útil Pot. Absorvida Rendimento f.c. Custo Motor Anual (anos)
Estimada Nominal kW) (kW) (%) (%) (e) (e)
Recuperação Gran. Moldadoras (NT) 8,71 11 9,63 90,50% 79,22% - . -
Transporte p/ Moldadoras (NT) 2,08 3 2,42 86,00% 69,50% 262,5 77,96 3,37
Trasporte p/ Silos (NT) 5,14 7,5 5,75 89,48% 68,57% 437,5 200,73 2,18
Transporte Gran. Senfim e Moega (NT) 9,82 11 10,85 90,50% 89,24% - - -
Transporte p/ Mold. e Silo 3 (TT) 3,56 4,5 4,05 88,02% 79,22% 218,75 197,92 1,11
Transporte p/ Silo 1, 2 (TT) 16,24 18,5 17,65 92,00% 87,78% 1088,48 379,49 2,87
Transporte para Secador Rot. (TT) 3,61 4,5 4,10 88,02% 80,17% 218,75 109,36 2,00
Despoeiramento Descarga do Pó 5,67 7,5 6,24 91,00% 75,65% - - -
Despoeiramento Topejadeiras 17,97 18,5 19,40 92,60% 97,12% 1088,48 722,3 1,51
Despoeiramento Rectificadoras 17,44 18,5 18,83 92,60% 94,26% 1088,48 340,8 3,19
56 Sistemas Accionados por Motores Eléctricos
Esta é uma aproximação pessimista à substituição de motores já que, efectivamente, o custo dos motores está inflacionado em relação ao custo real e a instalação dos moto- res poderá, no caso da DS, ser instalada por mão-de-obra directa, através da equipa de manutenção.
Em adição, o rendimento dos motores actuais apresenta valores estimados certamente superiores aos que se verificariam numa aproximação ao rendimento por metodologias laboratoriais.
Confirma-se, ainda assim, que em alguns dos casos é rentável efectuar uma substituição dos motores sobredimensionados por motores de alto rendimento devidamente dimensio- nados para as potências mecânicas necessárias.